INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN VIVIENDAS ELEMENTOS COMPONENTES Y SU FUNCIONAMIENTO CIRCUITOS CARACTERÍSTICOS

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1 INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN VIVIENDAS ELEMENTOS COMPONENTES Y SU FUNCIONAMIENTO CIRCUITOS CARACTERÍSTICOS INDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. INSTALACIÓN DE TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA La red de transporte La red de distribución primaria La red de distribución secundaria 3. INSTALACIÓN DE ENLACE EN BLOQUES DE VIVIENDAS Elementos componentes y su funcionamiento 4. INSTALACIÓN PARTICULAR EN VIVIENDAS El Interruptor de Control de Potencia (ICP) El Cuadro de Mando y Protección (CMP) Grados de electrificación Los circuitos interiores Conexiones de una instalación: materiales y dispositivos 5. CIRCUITOS CARACTERÍSTICOS EN VIVIENDAS Representación gráfica de los circuitos eléctricos Circuitos característicos en viviendas Instalaciones en cuarto de baño 1 INTRODUCCIÓN A lo largo del tiempo, el ser humano ha utilizado distintas formas de energía para satisfacer sus necesidades básicas y mejorar su calidad de vida. En la actualidad, la energía eléctrica es una de las más utilizadas debido a su facilidad de generación, transporte y transformación en otras formas de energía, tanto en la industria como en las viviendas. Sin embargo, la electricidad comporta una serie de riesgos que, junto con la complejidad de las instalaciones hizo necesaria la elaboración de una serie de normas de obligado cumplimiento recogidas en el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) en Dicho REBT ha sido modificado en el año 2003 (RD 842/02) debido al rápido desarrollo tecnológico de los últimos 30 años, en los que se ha multiplicado sustancialmente el número de aparatos eléctricos en los hogares, lo cual ha hecho necesaria una normativa más completa y adecuada a los tiempos actuales. Así pues, en este tema se estudia: en primer lugar, los elementos componentes de las instalaciones de transporte y distribución de electricidad, a continuación, la denominada instalación de enlace en bloques de viviendas, posteriormente, la instalación particular en viviendas y por último, los circuitos característicos en viviendas. 2 INSTALACIÓN DE TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA La instalación eléctrica de transporte y distribución está constituida básicamente por: la red de transporte, la red de distribución primaria, la red de distribución secundaria y la acometida eléctrica. 2.1 La red de transporte: Conecta los grandes centros de producción de electricidad con los de consumo. La energía eléctrica se genera en los alternadores de las centrales eléctricas a una tensión entre 12 y 20 KV (Media Tensión MT). Para minorizar las pérdidas en los tendidos por efecto joule, se transforma en las subestaciones de elevación a Muy Alta Tensión (MAT) entre 220 y 420 KV. Se trata de una red trifásica (tres hilos o fases), formada por líneas aéreas en forma de malla o tela de araña, con el fin de garantizar el suministro en caso de defecto en algún punto de la red. Pertenece a la Red Eléctrica Española (REE). 1

2 2.2 La red de distribución primaria: próximo a los lugares de consumo se reduce de nuevo a media tensión en las subestaciones de distribución a una tensión entre 20 y 130 KV. 2.3 La red de distribución secundaria: Es la parte de la instalación que distribuye la energía eléctrica a los pequeños comercios y viviendas. Está conectada a la red de distribución primaria, a través de Estaciones Transformadoras reductoras de tensión denominadas Centros de Transformación. La distribución se realiza en este caso en Baja Tensión (BT), es decir menor de 1000 V, pero en este caso las líneas son de cuatro conductores (3 de fase y 1 neutro) y pueden ser tanto aéreas como subterráneas. De acuerdo con el nuevo REBT, la tensión entre cada fase y neutro es de 230V y entre fases es de 400 V. (Antiguamente la tensión entre cada fase y neutro era de 220V y entre fases de 380V) Red de transporte Red de distribución primaria Red de distribución secundaria 3 INSTALACIÓN DE ENLACE EN BLOQUES DE VIVIENDAS Elementos componentes y su funcionamiento De acuerdo con el nuevo REBT, en los bloques de viviendas se denomina instalación de enlace a la parte de la instalación que conecta la red de distribución eléctrica con las instalaciones particulares de cada vivienda. Es decir, es la instalación común del edificio (ver figura). Está formada por los siguientes elementos: Línea de acometida: Conecta la red de distribución secundaria (propiedad de la compañía eléctrica) con la caja general de protección (propiedad de la comunidad de vecinos) Caja general de protección (CGP): Aloja los elementos de protección (fusibles) de la instalación interior. Línea General de Alimentación (LGA): Conducción eléctrica que enlaza la CGP con la centralización de contadores. Antiguamente denominada Línea Repartidora. Centralización de Contadores (CC): Es el recinto donde se encuentran los contadores individuales de cada vivienda, que miden el consumo de energía eléctrica de cada abonado. Cada contador se conecta solamente a dos conductores de la LGA (una fase y el neutro) de manera que se pretende que las tres fases estén equilibradas al realizar el reparto del consumo entre las distintas viviendas. Antes del contador hay un fusible de seguridad. Derivaciones Individuales (DI): Son líneas eléctricas que conectan los contadores individuales con el Cuadro de Mando y Protección, situado en el interior de cada vivienda. Están constituidas por tres conductores: uno de fase, el neutro y un conductor de puesta a tierra. Cuadro general de mando y protección: Contiene el interruptor general de potencia y otros elementos de protección y se sitúa en el interior de la vivienda. 2

3 La Instalación de Puesta a Tierra: Está formada por un conductor eléctrico unido directamente a tierra al cual se conectan todas las partes metálicas de los electrodomésticos o aparatos eléctricos que no deben estar en tensión. En caso de que alguna de dichas partes metálicas entre en tensión, debido por ejemplo a un fallo de aislamiento, se deriva la corriente a tierra haciendo actuar al interruptor diferencial (que se estudia posteriormente) y protegiendo así a las personas contra contactos eléctricos indirectos. En la figura derecha podemos ver el esquema unificar de la instalación, donde se representan los distintos elementos, desde la red de distribución secundaria hasta el inicio de la instalación particular de una vivienda. Sobre cada tramo de la línea eléctrica se identifica con trazos oblicuos el número de conductores. 4 INSTALACIÓN PARTICULAR EN VIVIENDAS La instalación particular en cada vivienda está constituida por los siguientes elementos: el interruptor de control de potencia, el cuadro de mando y protección y los circuitos interiores. El Interruptor de Control de Potencia (ICP) Es un interruptor que actúa de forma automática, interrumpiendo el suministro de electricidad, en caso de que se supere la potencia contratada con la compañía eléctrica. Así pues, se trata de un dispositivo de medida y no de protección, como los que se describen a continuación. El Cuadro de Mando y Protección (CMP) De acuerdo con el nuevo REBT, este cuadro constituye el origen de la instalación particular de la vivienda, a efectos del cálculo de la caída de tensión en los circuitos interiores. El CMP engloba a los siguientes elementos: un Interruptor General Automático, un Interruptor Diferencial y varios Pequeños Interruptores Automáticos. Interruptor General Automático (IGA): Es el dispositivo que desconecta toda la instalación particular de la vivienda en caso de sobrecargas producidas por un exceso de consumo o en caso de cortocircuito. Es decir, se trata de un dispositivo que protege a la instalación evitando que se quemen los conductores eléctricos por exceso de temperatura. Su funcionamiento está basado en los efectos 3

4 electromagnéticos y térmicos de la corriente eléctrica. En viviendas, ha de ser capaz de interrumpir una corriente mínima de 25 A. Interruptor Diferencial (ID): Es un dispositivo que, a diferencia del anterior, protege a las personas (y no a la instalación), contra los denominados contactos directos y contactos indirectos. El contacto directo se produce cuando se toca una parte de la instalación que está normalmente en tensión. El contacto indirecto se produce cuando se toca una parte de la instalación que no debería estar normalmente en tensión pero lo está, por ejemplo, debido a un fallo de aislamiento. Su funcionamiento se basa en la medición de la diferencia de intensidad que entra y sale de la instalación particular. En viviendas, han de tener una sensibilidad de 30 ma. Pequeños Interruptores Automáticos (PIA): Similares al IGA, protegen de sobrecargas y cortocircuitos a cada uno de los circuitos internos pudiendo desconectarlos individualmente. Grados de electrificación Son los que parten desde los PIA del CMP, para alimentar a los distintos receptores eléctricos de la vivienda. El número de circuitos dependerá de la cantidad y tipos de receptores eléctricos que se prevea utilizar en la vivienda. En cualquier caso, el REBT establece el número mínimo de circuitos en función de la superficie de la vivienda. Así mientras que el antiguo REBT establecía cuatro grados de electrificación, el nuevo reglamento establece únicamente dos grados de electrificación denominados: grado de electrificación básico y grado de electrificación elevado. A) Grado de electrificación básico: Es el establecido por el reglamento para viviendas con superficie menor de 160 m 2. El número mínimo de circuitos en este caso son cinco, protegidos cada uno con un PIA. La potencia mínima contratada en este caso será de 5750 W. Características: Cto. Utilización Sección mínima (mm 2 ) Poder de corte del PIA (A) C1 Alumbrado 1,5 10 C2 Tomas de corriente de uso general 2,5 16 C3 C4 C5 Cocina, horno (electrodomésticos de potencia elevada Lavadora, Lavavajillas y Termo (electrodomésticos en contacto con agua) Tomas de corriente auxiliares en baños, y Cocina ,5 16 4

5 B) Grado de electrificación elevado: Es el establecido por el nuevo reglamente cuando se da alguna de las siguientes circunstancias: Cuando la superficie de la vivienda sea mayor de 160 m 2, Cuando se prevea la instalación de aire acondicionado, Cuando se prevea la instalación de calefacción eléctrica, Cuando se prevea la instalación de secadora, Cuando se prevea la instalación de más de 30 puntos de luz, Cuando se prevea la instalación de más de 20 tomas de corriente, En cuyo caso, además de los cinco circuitos citados anteriormente, deberán disponerse todos los adicionales que sean necesarios. La potencia mínima contratada en este caso será de 9200 W. Circuitos interiores En la instalación interior encontramos dos tipos de circuitos eléctricos en función de su uso: a) Circuitos de alumbrado. Son los encargados de suministrar corriente a las lámparas. Parten de un PIA y se ramifican a partir de una caja de derivación situada en cada estancia. b) Circuitos de toma de corriente. Según la potencia de los aparatos que se va a conectar existen diferentes tipos de circuitos: Para tomas de corriente (enchufes) ordinarias que permiten conectar distintos electrodomésticos de bajo y mediano consumo. Para tomas de corriente especiales con una potencia superior a 3 KW, como hornos y cocinas. Para tomas de corriente de electrodomésticos que utilizan agua, como lavadora, lavavajillas. Conexiones de una instalación: materiales y dispositivos CONDUCTORES. Los conductores son cables formados por hilos metálicos cubiertos por un material aislante. Se utilizan de diferentes secciones dependiendo de la intensidad de corriente que deban soportar y pueden ser rígidos (un solo hilo) o flexibles (muchos hilos). Hay tres tipos, según su función: 5

6 Conductor Color Fases En la vivienda hay una fase Negro, marrón, gris Neutro Un conductor Azul Toma de tierra Conectada a la red del edificio Amarillo con franjas verdes CONEXIONES. Se denomina conexión a la unión de dos o más cables, o bien de un cable con el borne de un enchufe o de un aparato eléctrico. Cuando la conexión une dos tramos de un conductor, se llama empalme. Éste se puede realizar también mediante una clema. Y si se emplea con el fin de abrir una línea para instalar un nuevo punto de luz o una nueva toma de corriente, se trata de una derivación. PUNTOS DE LUZ: Son las lámparas de alumbrado. Las más usuales son: A. De incandescencia: es la más utilizada. Consta de un filamento que emite luz al paso de la corriente. c. Halógena: proporciona una luz más blanca e intensa, es de reducido tamaño y precisa de un transformador. B. Fluorescente: emite luz por la incandescencia de un gas que se encuentra en su interior. Por su bajo consumo es idónea para mantenerla funcionando durante mucho tiempo. D. De ahorro: su bajo consumo es ideal también para largos períodos de funcionamiento continuado. TOMAS DE CORRIENTE: Dispositivos que sirven para conectar a la red un aparato de forma cómoda y rápida. Consta de enchufe o hembra y clavija o macho. Los enchufes deben ir conectados a toma de tierra. ELEMENTOS DE MANIOBRA: Dispositivos que sirven para interrumpir la corriente eléctrica de un receptor. Destacan: Interruptores: de superficie, empotrables, aéreos, etc. Pulsadores: de superficie, empotrables. Conmutadores Llaves de cruce Reguladores de iluminación CAJAS DE DERIVACIÓN: Cajas de diverso tamaño, normalmente empotradas, donde se realizan las derivaciones a los distintos elementos del circuito. Son de forma redonda o cuadrada. Las conexiones se realizan con clemas o fichas. TUBO FLEXIBLE: Tubo de diferentes secciones empotrados en las paredes por donde discurren los cables que unen los distintos elementos de la instalación. Tubo flexible 6

7 5 CIRCUITOS CARACTERÍSTICOS EN VIVIENDAS Representación gráfica de los circuitos eléctricos Los circuitos eléctricos se pueden representar gráficamente mediante estos tipos de esquemas: topográfica, unifilar, multifilar, funcional. A) Representación topográfica. Consiste en realizar un dibujo en perspectiva del lugar en el que se quiere colocar la instalación eléctrica. Este sistema es el que mayor sensación de realidad proporciona, ya que permite visualizar la ubicación aproximada de la instalación de un solo golpe de vista. B) Esquema unifilar: Es aquel en el cual los distintos elementos aparecen unidos por una única línea sobre la que se indica el número de conductores que la componen con trazos oblicuos, como se muestra en la figura siguiente. Es la representación más sencilla, pero tiene el inconveniente de no mostrar las conexiones reales de los elementos. C) Esquema multifilar: En este caso sí se muestran las conexiones entre los elementos, como se muestra en la figura siguiente. Es la representación más completa, pero a la vez más compleja de representar. D) Esquema funcional: Es una representación simplificada del diagrama unifilar, que permite ver más fácilmente el funcionamiento del circuito, como se muestra en la figura siguiente. Puesto que el esquema funcional es sencillo de representar y de fácil comprensión, es el que se va a utilizar a continuación para describir los circuitos característicos en viviendas. E) Esquema circuital: Representación real y a la vez compleja que proporciona toda la información necesaria para efectuar el montaje: número de conductores utilizados, cajas de derivación, etc. Observarlo en la figura inferior. En las siguientes figuras podemos observar diversas formas de representar dos circuitos formados por dos puntos de luz conectados desde un interruptor y tres tomas de corriente. 7

8 Circuitos característicos en viviendas A continuación se describen los principales circuitos característicos en viviendas, cuyos elementos de control (interruptores, conmutadores, ) siempre deben conectarse cortando el conductor de fase (y no el neutro). A) Control de un punto de luz desde un único punto: El circuito está formado por un interruptor, conectado en serie con el punto de luz que se quiere controlar, como se ha mostrado en el esquema funcional del apartado anterior. B) Control de varios puntos de luz desde un único punto: En este caso, los puntos de luz deben disponerse en paralelo entre sí, como se muestra en el esquema funcional siguiente, ya que si se conectaran en serie, al fundirse alguna de las lámparas, el resto dejaría de funcionar. C) El timbre: Sustituyendo el interruptor por un pulsador y las lámparas por un zumbador, se obtiene el circuito característico del timbre. D) Control de un punto de luz desde dos puntos próximos: En este caso, el circuito está constituido por 2 conmutadores (dispositivos con una entrada y dos salidas) conectados de la siguiente forma: E) F) Control de un punto de luz desde dos puntos distanciados: En este caso, se puede conseguir un ahorro en conductores disponiendo los dos conmutadores de la forma siguiente: G) Control de un punto de luz desde tres o más puntos: En este caso, el circuito debe estar constituido por dos conmutadores y un conmutador de cruce, que es un dispositivo con dos entradas y dos salidas, conectados entre sí como se muestra en el esquema siguiente: Para el control de un punto de luz desde 4 ó más puntos, se requeriría un nuevo conmutador de cruce por cada punto de control adicional. H) Circuito de toma de corriente con y sin toma de tierra: En ambos casos, el circuito está constituido básicamente por una base de toma de corriente denominada generalmente enchufe, conectado 8

9 como se muestra en los esquemas siguientes. En la actualidad, el REBT obliga a que todas las tomas de corriente dispongan de toma de tierra. Instalaciones en cuarto de baño En una vivienda hay que poner especial atención a las instalaciones en el baño. En el antiguo REBT se establecían unas zonas de protección y prohibición alrededor de las bañeras o duchas, en los que no podían disponerse interruptores o tomas de corriente sin protección mientras que en el REBT actual se establecen cuatro volúmenes (denominados 0, 1, 2 y 3), cuyas dimensiones dependen del tipo de sanitarios (bañeras de hidromasaje, cabinas de ducha con o sin plato, ), en las que se definen una serie de restricciones particulares en cada una de ellas. 6 CONCLUSIÓN A lo largo del tema se han descrito los principales elementos componentes de las instalaciones eléctricas en viviendas, su funcionamiento y los circuitos característicos de las mismas. Por último, es importante destacar la rápida evolución de las instalaciones eléctricas en las viviendas. Desde que en 1889 se electrificó el primer aparato doméstico, la máquina de coser, se han generado una infinidad de aparatos que han sido capaces de cambiar nuestro hábitat en poco más de 100 años y, en especial, las viviendas. De este modo, las viviendas domóticas son una realidad en la actualidad, en las cuales, la instalación eléctrica comprende además, las instalaciones de sistemas de automatización, gestión de la energía, control y accionamiento de receptores de forma centralizada o remota, sistemas de emergencia y seguridad, entre otros, que también están reguladas por el actual REBT. BIBILIOGRAFÍA IES Alfonso Romero Barcojo Departamento de Tecnología Blog de Tecnología Capítulo de muestra de DigitalText 9

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